JPH10189666A - 半田ボール搭載用キャリアフィルム及びその製造方法ならびに半田ボール搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フラックス供給量に高い精度を要求せず、フラ
ックスの供給量が多い場合においてもツール等を汚染す
ることがない半田ボール搭載用キャリアフィルムおよび
これを用いた半田ボール搭載方法の提供をする。 【解決手段】スルーホールが形成されたフィルムおよ
び、粘着材とベースフィルムからなる粘着テープ、なら
びに半田ボールから構成される半田ボール搭載用キャリ
アフィルムを用いて半田ボール搭載を行なう。この半田
ボール搭載用キャリアフィルムを用いた半田ボール搭載
方法は、先ず半導体パッケージのアウターパッドと半田
ボール搭載用キャリアフィルムの半田ボールとを位置合
わせし、両者を熱圧着することで半田ボール溶融し、次
に、半田ボールの融点以下に冷却する事により半田ボー
ルをアウターパッドに固着させ、その後、前記キャリア
フィルムを剥離し半田ボールをアウターパッド側に転写
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器等に
使用する半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体パッケージの実装形態はパ
ッケージの周囲にリード端子を配列させたいわゆるQFP
（クワッドフラットパッケージ）が主流となっていた。

【０００３】しかしながら、近年の電子機器の小型軽量
化にともない、半導体パッケージの高密度実装の要求が
高まってきた。

【０００４】そのため最近ではより高密度実装が可能な
外部端子として半田バンプを格子状に配列させたグリッ
ドアレイタイプの半導体パッケージが注目されており、
BGA（ボールグリッドアレイ）を始めとするグリッドア
レイタイプのパッケージへ主流が移行しつつある。

【０００５】このようなBGA等に用いられる半田バンプ
の形成方法として半田ボールを用い、これを半導体パッ
ケージのアウターパッドに搭載する方法がよく用いられ
ている。

【０００６】以下に図４を用いて従来の半田ボール搭載
方法について簡単に説明する。

【０００７】先ず図４-（ａ）に示すようにハンダボー
ルが搭載される半導体パッケージの外部接続用電極パッ
ドの配列と同じ配列に並べられた半田ボール吸着用ピン
２を有するツール１を用いて半田ボール３を吸着ピンに
真空吸着させる。

【０００８】次に図４-（ｂ）のように半導体パッケー
ジ６のアウターパッド５にフラックス４を供給する。フ
ラックスの供給方法としては印刷を用いる方法、又はピ
ンの先端にフラックスを付着させ、これをパッケージに
転写する方法等が用いられる。

【０００９】次に図４-（ｃ）に示すように、ツールに
吸着された半田ボールと半導体パッケージのアウターパ
ッドの位置合わせを行ない、その後ツールを下降させ半
田ボールを半導体パッケージのアウターパッド上に搭載
する。このとき半田ボールは図４-（ｂ）において供給
されたフラックスの粘着力によりアウターパッド上に仮
固定される。

【００１０】そして最後に図４-（ｄ）のように加熱
し、半田リフローを行なうことで半田ボールをアウター
パッドに固着させ、半田バンプ７とする。

【００１１】しかしながら上記の方法によるとフラック
スの供給量が多い場合、半田ボール吸着用のツール先端
にフラックスが付着しやすく、付着したフラックスの影
響により半田ボールの吸着ができなくなるといった問題
があった。一方フラックスの供給量が少ない場合は半田
ボールの固定はフラックスの粘着力により行なわれてい
るため搭載ミス等が発生しやすくなるため、フラックス
供給量の制御に高い精度が要求されていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するためになされたものであり、フラックス供給量に
高い精度を要求せず、フラックスの供給量が多い場合に
おいてもツール等を汚染することがない半田ボール搭載
用キャリアフィルムおよびこれを用いた半田ボール搭載
方法の提供を課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、図１に示すようなスルーホール８が形成され
たフィルム９および、粘着材１０とベースフィルム１１
からなる粘着テープ、ならびに半田ボール３から構成さ
れる半田ボール搭載用キャリアフィルムを用いて半田ボ
ール搭載を行なうものである。

【００１４】この半田ボール搭載用キャリアフィルムを
用いた半田ボール搭載方法は、先ず半導体パッケージの
アウターパッドと半田ボール搭載用キャリアフィルムの
半田ボールとを位置合わせし、両者を熱圧着することで
半田ボール溶融し、次に、半田ボールの融点以下に冷却
する事により半田ボールをアウターパッドに固着させ、
その後、前記キャリアフィルムを剥離し半田ボールをア
ウターパッド側に転写するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明による半田ボール搭
載用キャリアフィルムおよびこれを用いた半田ボール搭
載方法の一例について図２及び図３を用いて説明する。
図２は半田ボール搭載用キャリアフィルムの製造工程図
であり、図３は半田ボール搭載工程図である。

【００１６】最初に半田ボール搭載用キャリアフィルム
の製造方法について説明する。

【００１７】図２-（ａ）に示す耐熱フィルム９に半導
体パッケージのアウターパッドと同様の配列でスルーホ
ール８を形成する。耐熱フィルムの厚みは、使用する半
田ボールの直径より薄い厚みであれば適宜選択すること
が可能であるが、薄すぎるとキャリアフィルムの強度を
維持することが困難となり、厚すぎるのはコスト上昇を
もたらすのみであるため、通常50μｍ〜125μｍの範囲
の厚みとすることが望ましい。

【００１８】スルーホールの形成方法は金型プレス法又
はレーザー加工等の従来方法が適用できる。開孔するス
ルーホールのサイズは一つのスルーホールに２個以上の
ハンダボールが入ることが無いこと、また半導体パッケ
ージのアウターパッドへの転写位置精度を保つために、
半田ボールの直径の2倍より小さいサイズで開孔する。
望ましくは半田ボールの直径より50〜100μｍ大きいサ
イズとするのがよい。

【００１９】つぎに図２-（ｂ）のようにスルーホール
の形成された耐熱フィルムの片面に粘着材及び基材フィ
ルムからなる粘着テープを貼り付ける。この耐熱フィル
ムおよび粘着テープは後の半田ボール搭載時において半
田ボールと同時に加熱されるため、使用する半田ボール
の融点より高い耐熱性を有する必要があるが、半田ボー
ルを素早く溶融するためには、半田ボールの加熱温度を
融点より５℃以上高温にする方が好ましいため、耐熱フ
ィルムおよび粘着テープも同様に半田ボールの融点より
５℃以上高い耐熱性を有するものを用いることが好まし
い。本発明に使用される半田ボールの種類は特に限定さ
れるものではないが、半導体パッケージ実装用の半田ボ
ールの材質としては、固液共存温度領域が少なく、経済
性に優れた63Sn/37Pbの共晶半田を用いる場合ことが好
ましい。例えば、63Sn/37Pbの共晶半田を用いる場合は
半田の融点が185℃近傍のため、使用する耐熱フィルム
および粘着テープの耐熱温度は190℃以上とする必要が
ある。

【００２０】つぎに図２-（ｃ）のようにスルーホール
側から半田ボールをフィルム全体に乗せ、各スルーホー
ル内に半田ボールを配置させる。ここでスルーホールの
底部には粘着材が露出している状態であるため、半田ボ
ールはスルーホール内に固定される。

【００２１】最後に図２-（ｄ）にように余分の半田ボ
ールを除去する。余分な半田ボールの除去はフィルムを
振動させて半田ボールを落とす方法、エアブロー、導電
ブラシを用いる方法等で行なう。

【００２２】以上の工程により各スルーホールに半田ボ
ールが１個づつ配置された半田ボール搭載用キャリアフ
ィルムを得ることができる。また本発明によるキャリア
フィルムは１パッケージ又は複数のパッケージ単位の短
冊状で作製してもよいし、長尺のテープ状で作製するこ
ともできる。

【００２３】次に上記の工程により製造された半田ボー
ル搭載用キャリアフィルムを用い、半田ボールを半導体
パッケージ等に搭載する方法について図３を用いて説明
する。

【００２４】先ず図３-（ａ）に示すように半導体パッ
ケージのアウターパッドが形成されている面に印刷法等
によりフラックスを塗布する。フラックスの塗布はアウ
ターパッド部のみに行なってもアウターパッドが形成さ
れている面全体に塗布してもよい。

【００２５】つぎに図３-（ｂ）のように加熱ステージ
１３上に半田ボール搭載用キャリアフィルムを固定し、
先端が平坦な加熱ツール１２により吸着された半導体パ
ッケージのアウターパッドと半田ボールの位置合わせを
行なう。

【００２６】つぎに図３-（ｃ）のように加熱ツールを
下降させアウターパッドを半田ボールに押しつけ、熱圧
着を行なう。

【００２７】つぎに加熱ステージ及び加熱ツールの温度
を半田ボールの融点以上にし、半田ボールを溶融した後
に冷却固化させ、半導体パッケージのアウターパッドに
接着させる。

【００２８】その後、図３-（ｄ）のように半田ボール
搭載用フィルムを剥離することで半田ボールを半導体パ
ッケージ側に転写する。

【００２９】そして最後に半田リフローにより半田ボー
ルの整形を行ない、必要に応じてフラックスを洗浄し、
図３-（ｅ）のように半導体パッケージへ半田バンプを
形成する。

【００３０】以上のような半田ボール搭載用キャリアフ
ィルムを用いた半田ボール搭載方法によるとアウターパ
ッドを半田ボールに押しつける工程において、半田ボー
ルとステージの間にはフィルムが介在しているため、フ
ラックスでステージを汚染することがなく、良好な半田
ボールマウントができる。

【００３１】尚、本発明においては半導体パッケージを
加熱ステージ上に固定し、半田ボール搭載用キャリアフ
ィルムをツールで吸着し、熱圧着する方法でも可能であ
る。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）以下に本発明の実施例として半田ボール搭
載用キャリアフィルムの製造方法について図３を用いて
さらに詳しく説明する。本実施例において使用した材料
は耐熱フィルムは厚さ50μｍのポリイミドフィルム、粘
着材付き基材フィルムは住友3M社製のカプトンテープ、
半田ボールはφ200μｍの63Sn/37Pb半田ボールを用い
た。

【００３３】先ず半田ボール搭載用キャリアフィルムの
作製は、図２-（ａ）、図２-（ｂ）のように厚さ50μｍ
のポリイミドフィルムに金型プレス法を用いてスルーホ
ールを形成し、その片面に住友3M社製のカプトンテープ
を貼り付けた。スルーホールはφ300μｍのスルーホー
ルを500μｍピッチで220個格子状の配列となるようにし
た。

【００３４】つぎに図２-（ｃ）のようにφ200μｍの半
田ボールを上記フィルムのスルーホール側から振り掛け
るように乗せ、各スルーホール内に半田ボールを配置さ
せた。このとき、全てのスルーホール内に半田ボールを
確実に配置させるために、フィルムを振動させながら行
なった。

【００３５】つぎに図２-（ｄ）のようにスルーホール
内に半田ボールが配置されたフィルムをさらに振動さ
せ、余分な半田ボールの除去を行なった。

【００３６】以上の工程により100pcs分の半田ボール搭
載用キャリアフィルムを作製し、顕微鏡による外観検査
を行なった結果、スルーホール内に半田ボールがないも
の、ひとつのスルーホールに複数の半田ボールがある等
の不良は確認されなかった。

【００３７】（実施例２）耐熱フィルムを厚さを125μ
ｍのポリイミドフィルムとし、スルーホールはφ0.86mm
のスルーホールを1mmピッチで100個格子状の配列となる
ようにし、半田ボールのサイズをφ0.76mmとした以外は
実施例１と同様の方法で半田ボール搭載用キャリアフィ
ルムの作製を行なった。

【００３８】100pcs分の半田ボール搭載用キャリアフィ
ルムを作製し顕微鏡による外観検査を行なった結果、ス
ルーホール内に半田ボールがないもの、ひとつのスルー
ホールに複数の半田ボールがある等の不良は確認されな
かった。

【００３９】（実施例３）つぎに図３を用いて半田ボー
ル搭載用キャリアフィルムを用いた半田ボール搭載の実
施例について説明する。

【００４０】材料は実施例１の方法により得られた半田
ボール搭載用キャリアフィルム、フラックスはRMAタイ
プのものを用い、半田ボールを搭載する基板はφ200μ
ｍのアウターパッドが500μｍピッチで220個格子状に配
列されたものでアウターパッド部にはAuメッキを施した
基板を用いた。これらの材料を用いフリップチップボン
ダ（澁谷工業製、形式DB100型）で半田ボール搭載を行
なった。

【００４１】先ず図３-（ａ）のように被半田ボール搭
載基板にフラックスの塗布を行なった。フラックスの塗
布は印刷法を用い、被半田ボール搭載基板のアウターパ
ッド側のほぼ全面に行なった。

【００４２】つぎに図３-（ｂ）に半田ボール搭載用キ
ャリアフィルムを加熱ステージ上に固定し、先端が平坦
なツールにより吸着された基板のアウターパッドと半田
ボールの位置合わせを行なった。

【００４３】つぎに図３-（ｃ）ようにツールを下降さ
せ、熱圧着を行なうことで半田ボールをアウターパッド
に固着させた。このときの熱圧着時間は30sec、荷重は
半田ボールひとつあたりの荷重を5gfとした。

【００４４】つぎに図３-（ｄ）のように半田ボール搭
載用キャリアフィルムを剥離し、半田ボールをアウター
パッド側に転写させた。

【００４５】そして図３-（ｅ）のようにに再度加熱を
行ない半田ボールの整形をし、MEK（メチルエチルケト
ン）によりフラックスの洗浄を行なった。

【００４６】以上の工程においてステージ温度を室温と
しツール加熱温度を200、250、300℃としたときの条件
で50pcs作製し、得られた半田バンプについて、半田ボ
ールがアウターパッドに転写されないボール転写ミス、
近隣のボールと接触するブリッジ等の不良確認を行なっ
た結果、表１に示すように不良はなく、良好な半田ボー
ル搭載ができた。

【００４７】

【表１】

【００４８】（実施例４）ステージ温度を200℃、ツー
ル温度を室温、100、200℃とした以外は実施例３と同様
の方法で半田ボール搭載を行なった。50pcs作製し、得
られた半田バンプについて半田ボール転写ミス、ブリッ
ジ等の確認を行なった結果、表２に示すように不良はな
く、良好な半田ボール搭載ができた。

【００４９】

【表２】

【００５０】（実施例５）材料として実施例２の方法に
より得られた半田ボール搭載用キャリアフィルム、半田
ボール搭載基板はφ0.5mmのアウターパッドが1mmピッチ
で100個格子状の配列で形成されたものを使用した以外
は実施例３と同様の方法で半田ボール搭載を行なった。
50pcs作製し、得られた半田バンプについて半田ボール
転写ミス、ブリッジ等の確認を行なった結果、表３に示
すように不良はなく、良好な半田ボール搭載ができた。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【発明の効果】本発明に従えば、半田ボールを半導体パ
ッケージ等のアウターパッドに固着させる際、半田ボー
ルとステージ又はツールの間にフィルムが介在している
ためフラックスの供給量が多い場合でもステージやツー
ルをフラックスにより汚染することない、したがってフ
ラックスの供給量の制御が容易となり、安定した半田ボ
ール搭載が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による半田ボール搭載用キャリア
フィルムの断面図

【図２】図２は本発明の半田ボール搭載用キャリアフィ
ルムの製造工程図であり、（ａ）は耐熱フィルムにスル
ーホールを形成した図、（ｂ）は（ａ）の耐熱フィルム
に粘着テープを貼り付けた図、（ｃ）は（ｂ）フィルム
に半田ボールを配置した図、（ｄ）は（ｃ）の状態のフ
ィルムから余分な半田ボールを除去した図。

【図３】図３は本発明における半田ボール搭載工程図で
あり、（ａ）は半導体パッケージにフラックスを塗布し
た図、（ｂ）は加熱ツールに半導体パッケージを固定
し、加熱ステージに半田ボール搭載用キャリアフィルム
を固定した図、（ｃ）は半導体パッケージと半田ボール
搭載用キャリアフィルムを熱圧着した図、（ｄ）は半田
ボールを転写した半導体パッケージの図。（ｅ）は半田
バンプを形成した半導体パッケージの断面図。

【図４】図４は従来法における半田ボール搭載工程図で
あり、（ａ）はツールに半田ボールを吸着した図、
（ｂ）は半導体パッケージにフラックスを塗布した図、
（ｃ）は半導体パッケージ上に半田ボールを搭載した
図、（ｄ）は（ｃ）の半導体パッケージを半田リフロー
し半田バンプ化した図

【符号の説明】

１．ツール ２．ピン ３．半田ボール ４．フラックス ５．アウターパッド ６．半導体パッケージ ７．半田バンプ ８．スルーホール ９．フィルム １０．粘着材 １１．基材フィルム １２．加熱ツール １３．加熱ステージ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被ハンダボール搭載物のパッド電極に対応
   するスルーホールを有する耐熱フィルムと粘着材と基材
   フィルムと半田ボールから構成され、耐熱フィルムの片
   面に粘着材が設けられ、粘着材の耐熱フィルム接着側反
   対面に基材フィルムが設けられており、スルーホール開
   口部から露出した粘着材に半田ボールが付着してなるこ
   とを特徴とする半田ボール搭載用キャリアフィルム。
2. 【請求項２】半田ボールの融点より５℃以上高い耐熱性
   を有する耐熱フィルムならびに粘着材および基材フィル
   ムからなる粘着テープを用いることを特徴とする請求項
   １記載の半田ボール搭載用キャリアフィルム。
3. 【請求項３】半田ボールに63Sn/37Pb共晶ハンダを使用
   することを特徴とする請求項１〜２記載の半田ボール搭
   載用キャリアフィルム。
4. 【請求項４】耐熱フィルムに厚さ50〜125μｍのポリイ
   ミドフィルムを用いることを特徴とする請求項１〜請求
   項３記載の半田ボール搭載用キャリアフィルム。
5. 【請求項５】耐熱フィルムに被半田ボール搭載物のパッ
   ド電極と同様の配列でスルーホールを形成し、スルーホ
   ールが形成された耐熱フィルムの１主面上に粘着材及び
   基材フィルムからなる粘着テープを貼り付け、反対側の
   スルーホールから露出した粘着剤に半田ボールを配置さ
   せた後に余分の半田ボールを除去することを特徴とする
   請求項１〜４記載の半田ボール搭載用キャリアフィルム
   の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１〜４記載の半田ボール搭載用フィ
   ルムを用い、半田ボールを搭載する方法において、半田
   ボール搭載用キャリアフィルムのスルーホールと被半田
   ボール搭載物のパッド電極との位置合わせを行なう工程
   と、両者を熱圧着することで半田ボールを被半田ボール
   搭載物のパッド電極に固着させる工程と、半田ボール搭
   載用キャリアフィルムを被半田ボール搭載物から剥離し
   半田ボールを被半田ボール搭載物のパッド電極に転写す
   る工程とからなることを特徴とする半田ボール搭載方
   法。